植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展

蛋白质赖氨酸乙酰化是植物中普遍存在的重要蛋白质翻译后修饰过程。过去的研究主要集中在染色体组蛋白的乙酰化修饰及其调控机制。目前,随着定量乙酰化蛋白质组学技术的发展,大量非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰被发现,其在植物中存在的普遍性及其生理功能的重要性也随之凸显。非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰在植物不同组织、器官和细胞器中大量存在,广泛参与植物生长发育的各种代谢过程的调控,并在植物应答和适应逆境胁迫中发挥作用。综述了近年来植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展,阐明乙酰化修饰在植物不同组织和亚细胞中的分布特征以及在植物生长发育和逆境胁迫响应中的作用,并阐述乙酰化修饰与其他蛋白质翻译后修饰的交互作用,最后对未来的研究进行展望和讨论。     

原核生物中蛋白质的赖氨酸乙酰化修饰

翻译后修饰(post-translational modification,PTM)可以调节蛋白质的结构、稳定性和功能。作为一种PTM,赖氨酸乙酰化修饰被发现存在于三界生物中,参与了包括中心代谢、转录调控、蛋白质合成、细胞形态、细胞周期、信号通路调控、应激反应、病原微生物感染调控等多个重要的生理学进程。近年来,高分辨率质谱、高亲和泛乙酰化蛋白抗体的富集纯化等多种技术的发展和运用逐渐揭开了原核生物中蛋白质乙酰化修饰的面纱。乙酰化修饰在原核生物中广泛存在,且起着功能调控的作用。现简要介绍蛋白质乙酰化修饰的研究历史和原核生物中乙酰化修饰的调节机制,并重点总结若干已有具体研究的乙酰化修饰蛋白质,探讨原核生物蛋白质乙酰化修饰研究中今后需要解决的问题。     

细胞自噬发生的表观遗传调节

细胞自噬是一种进化上保守的, 通过吞噬降解自身大分子物质或细胞器来维持细胞生存的活动。自噬与多种生命活动息息相关, 其功能的紊乱往往会导致肿瘤发生、神经退行性疾病、微生物感染等疾病。研究表明, 表观遗传修饰可以调控细胞自噬的发生, 并在细胞自噬的生物学功能调节过程中发挥重要作用, 但具体调控机制尚需进一步探究。文章综述了细胞自噬发生过程中存在的表观遗传效应, 包括组蛋白乙酰化对细胞自噬激活或抑制的负反馈调控, 通过DNA甲基化调节自噬相关基因活性来影响细胞自噬的发生, miRNA通过靶向调节自噬相关基因表达来影响组蛋白修饰, 从而调控细胞自噬的发生及作用过程等, 旨在为人们进一步研究细胞自噬发生过程中的表观遗传修饰及其机制提供信息依据。     

乙酰化对代谢的调控及其在代谢相关疾病中的作用

赖氨酸的乙酰化修饰是一种进化上高度保守的翻译后修饰机制.乙酰化酶和去乙酰化酶对特定蛋白的乙酰化状态进行动态调控.近年来的质谱研究发现,几乎所有的代谢酶都存在乙酰化修饰,表明乙酰化修饰对细胞代谢具有广泛的调控作用.除在转录水平进行调控外,乙酰化修饰还可以通过改变代谢酶的蛋白间相互作用、蛋白稳定性、催化活力和亚细胞定位等方式,对多种生物学过程如能量代谢、信号转导和氧化应激反应等进行调控.乙酰化对代谢途径的调控与代谢相关疾病如肿瘤、心血管疾病、糖尿病和肥胖等的发生和发展密切相关.本文总结了近年来乙酰化修饰调控代谢的相关研究进展,并着重阐述乙酰化修饰对代谢酶调控的具体分子机制.     

组蛋白乙酰基转移酶1在肝癌细胞中介导的蛋白质乙酰化修饰谱分析

赖氨酸乙酰化是重要的蛋白质翻译后修饰之一,广泛存在于细胞的生理和病理过程。组蛋白乙酰基转移酶1（HAT1）作为第一个被鉴定的蛋白ε-氨基赖氨酸乙酰基转移酶,具有介导组蛋白和非组蛋白乙酰化的作用。然而,在肝癌细胞中HAT1介导的乙酰化蛋白质及其修饰位点目前仍不清楚。本研究首先揭示了HAT1在肝癌组织中呈高表达,并且与预后呈负相关。在建立HAT1敲除HepG2肝癌细胞系的基础上,应用乙酰化修饰蛋白质组学,对肝癌细胞的蛋白质乙酰化修饰谱进行了鉴定和分析,结果鉴定出HepG2肝癌细胞中547种蛋白质上的858个乙酰化修饰位点,发现HAT1影响了68种蛋白质上74个位点的赖氨酸乙酰化修饰。生物信息学分析确定了HAT1修饰的底物蛋白质与多种信号通路有关,涉及疾病发生过程、RNA生物学、剪接体和核小体组装、氧化应激、各种信号通路以及代谢途径等。我们进一步验证了HAT1介导的蛋白质乙酰化修饰能够促进肝癌细胞的异常脂代谢。应用CCK8、克隆形成和Edu细胞增殖检测等方法证实,HAT1对肝癌细胞的增殖具有明显的促进作用。为此,本研究揭示的肝癌细胞中HAT1介导的蛋白质乙酰化修饰位点,对进一步阐明肝癌发病的分子机制具有重要的理论意义,并为开发抗肝癌药物提供了精准的靶标。     

组蛋白去乙酰化酶在突触可塑性及神经退行性疾病中的作用

突触可塑性是学习与记忆的分子机制之一。表观遗传调控在突触可塑性过程中起着重要作用。通过组蛋白去乙酰化酶和组蛋白乙酰化酶对组蛋白进行修饰是其中一种主要方式。组蛋白乙酰化修饰可以激活转录、活化相应位点和信号分子,影响突触可塑性。组蛋白去乙酰化酶抑制剂在治疗神经退行性疾病的过程中,发现可以增强突触可塑性,改善记忆损伤。因此,现就组蛋白去乙酰化酶在突触可塑性中的作用机制及其与相关神经退行性疾病发生发展的联系进行综述。     

非组蛋白巴豆酰化修饰的生物学功能研究进展

赖氨酸巴豆酰化是一种新近发现的蛋白质翻译后修饰类型,在基因表达、细胞代谢及疾病治疗等许多病理生理过程中都具有重要的调节意义,可能是潜在的药物新靶标。目前研究多关注于组蛋白巴豆酰化修饰,而非组蛋白巴豆酰化修饰的研究逐渐被重视。本文简要介绍非组蛋白巴豆酰化修饰的生物学功能及其在疾病中的作用,将有助于了解非组蛋白巴豆酰化修饰的功能和机制。     

HDACs去乙酰化酶非依赖性作用在疾病中的研究进展

组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases, HDACs)参与并调节众多生理病理进程，在机体内发挥重要作用。近年来越来越多的文献报道HDACs家族成员具有独立于去乙酰化酶活性的作用。本文围绕四类HDACs，综述了其最新的去乙酰化酶非依赖性调控作用，主要介绍它们的结构、生物学功能以及和疾病的关系，旨在从其结构特点揭示不同的生物学功能，进而探究对疾病发生发展的影响。去乙酰化酶非依赖性作用的研究不仅有助于对HDACs在疾病发生发展中的作用及机制的全新理解，也为以HDACs功能为靶点的新药研发提供新的思路。     

组蛋白翻译后修饰在卵巢功能调控中的作用

卵巢是雌性哺乳动物的生殖器官,担负着产生成熟卵子和分泌性激素的功能。卵巢的功能调控涉及细胞生长和分化相关基因的有序激活和抑制。近年研究发现组蛋白翻译后修饰因可影响DNA复制、损伤修复及基因转录活性,且一些调节组蛋白修饰的酶为转录因子相关的共激活因子或共抑制因子,在卵巢功能调控和相关疾病发生和发展中起重要作用。本文以卵泡发育和性激素分泌与作用的机制为主线,概括常见组蛋白修饰(主要是乙酰化和甲基化)在生殖周期中的动态变化规律及其对重要分子事件的基因表达调控,如组蛋白乙酰化的特殊动态变化对卵母细胞减数分裂的阻滞与恢复意义重大,而组蛋白(尤其是H3K4)甲基化通过调控卵母细胞的染色质转录活性与减数分裂进程影响其成熟,排卵前组蛋白乙酰化或甲基化亦可促进类固醇激素的合成与分泌等。最后简述了异常组蛋白翻译后修饰在两种常见卵泡发育障碍性疾病(早发性卵巢功能不全、多囊卵巢综合征)发生和发展中的作用。本综述将为理解卵巢功能的复杂调控机制和探索相关疾病的潜在治疗靶点提供有益参考。     

组蛋白乙酰化/去乙酰化与基因表达调控

组蛋白是真核生物染色质的主要成分,组蛋白修饰(如甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等)在真核生物基因表达调控中发挥着重要的作用.在这些修饰中,组蛋白乙酰化/去乙酰化尤为重要.组蛋白乙酰化/去乙酰化可通过改变染色质周围电荷或参与染色质构型重建而影响基因表达;更重要的是组蛋白乙酰化/去乙酰化可形成一种特殊的“密码”,被其它蛋白质识别,影响多种蛋白质因子的活动或与其相互作用,参与到基因表达调控的整个网络中.     

植物病理学领域蛋白乙酰化修饰研究进展

蛋白质乙酰化是一种普遍存在于真核与原核生物中且可逆的翻译后修饰方式,由乙酰基转移酶和去乙酰化酶共同调控,参与了转录、新陈代谢、细胞信号转导、细胞凋亡等多个生物学过程。随着检测技术的不断发展,目前已发现了大量的组蛋白及非组蛋白的乙酰化修饰,对其功能的研究也取得一定的进展。本文从乙酰化修饰研究进程出发,对植物病理学领域,包括植物抗病相关过程、植物病原菌和生防菌三个方面的乙酰化研究进展进行总结归纳,并对今后乙酰化修饰研究所需解决的问题进行了展望和讨论。     

综述: 非组蛋白甲基化修饰的研究进展

非组蛋白的赖氨酸和精氨酸残基上的甲基化修饰已经被证明是一种普遍的蛋白质翻译后修饰方式,在生命活动中发挥重要作用．甲基化修饰方式的多样性以及它们与其他修饰之间的交互作用(crosstalk)复杂但精细地调控了基因表达、蛋白质活性及稳定性、DNA复制及基因组稳定性、RNA加工等多种功能．本文将对非组蛋白的甲基化修饰特征进行总结,归纳近些年来已报道的甲基化修饰酶、修饰位点及这些位点的生物学功能,并将特别阐述不同蛋白质修饰之间的交互作用,概述鉴定非组蛋白甲基化修饰的方法．     

代谢酶乙酰化修饰对新陈代谢的调控

蛋白质的赖氨酸乙酰化修饰可以定义为在蛋白质的赖氨酸残基上添加或移除一个乙酰基团,这个过程是由乙酰化酶和脱乙酰酶调控的.真核生物细胞核内组蛋白和转录因子的可逆乙酰化修饰对基因表达调控的机制早已研究得比较清楚.1996年以来,一些独立的研究也陆续发现,参与到其他生命活动中的蛋白质存在着乙酰化修饰情况,表明乙酰化可能在生命活动中发挥着广泛的调节作用.然而直到2009年,高通量的蛋白质质谱分析技术才使得在蛋白质组水平上研究乙酰化修饰成为可能,并发现蛋白质乙酰化普遍存在.学者们发现,乙酰化修饰是一个在细胞核或细胞质的亚细胞器内广泛存在的翻译后修饰调控机制,可能参与了染色体重塑、细胞周期调控、细胞骨架的大分子运输、新陈代谢等多种生命活动.本文详细总结代谢酶的乙酰化修饰对新陈代谢调控的关键作用,并说明代谢酶的乙酰化修饰是一个从原核生物到真核生物进化上高度保守的调控机制.     

非组蛋白甲基化修饰的研究进展

非组蛋白的赖氨酸和精氨酸残基上的甲基化修饰已经被证明是一种普遍的蛋白质翻译后修饰方式,在生命活动中发挥重要作用.甲基化修饰方式的多样性以及它们与其他修饰之间的交互作用(crosstalk)复杂但精细地调控了基因表达、蛋白质活性及稳定性、DNA复制及基因组稳定性、RNA加工等多种功能.本文将对非组蛋白的甲基化修饰特征进行总结,归纳近些年来已报道的甲基化修饰酶、修饰位点及这些位点的生物学功能,并将特别阐述不同蛋白质修饰之间的交互作用,概述鉴定非组蛋白甲基化修饰的方法.     

组蛋白乙酰化修饰异常与阿尔兹海默病

阿尔兹海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种以老年斑和神经纤维缠结为病理特征的慢性中枢性神经系统退行性疾病。在DNA编码序列不变的情况下,通过影响基因转录活性(如DNA可接触性、转录因子及调节因子的酶活性等)调控基因表达水平的表观遗传调控在疾病发生中的作用越来越受到重视。研究显示,表观遗传调控在AD病理机制中起重要作用,其中组蛋白乙酰化修饰异常可能与AD发生发展密切相关。现结合组蛋白乙酰化/去乙酰化的发生过程机制,概述组蛋白乙酰化修饰与AD发病机制相关的研究进展。     

组蛋白去乙酰化酶11的免疫调控功能及其在免疫相关疾病中的作用研究进展

组蛋白乙酰化是一种重要的表观遗传修饰,受到组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去乙酰化酶的动态调节。组蛋白去乙酰化酶11 (histone deacetylases 11, HDAC11)是IV类HDAC的唯一成员,能够催化组蛋白和非组蛋白赖氨酸残基去乙酰化并具有去脂酰化活性。HDAC11与免疫细胞的成熟、分化和功能密切相关,多数研究显示HDAC11通过负调控IL-10和上调促炎细胞因子发挥免疫激活作用,但HDAC11也负调控中性粒细胞和T细胞的功能,发挥免疫抑制作用。最近报道HDAC11在炎症反应、肿瘤免疫、移植免疫、自身免疫疾病中发挥重要作用,是免疫治疗的重要靶点。该文就HDAC11的生物学特性、免疫调控功能、在免疫相关性疾病中的作用及其抑制剂开发的最新研究进展作一综述。     

酿酒酵母组蛋白乙酰化修饰及其对基因表达的调控

真核生物核小体组蛋白修饰引起染色质重塑(Chromatin remodeling)是表观遗传的重要调控机制.乙酰化修饰(Acetylation modification)是其中一种重要的方式.组蛋白乙酰化修饰位点集中在各种组蛋白N末端赖氨酸残基上.细胞内存在功能拮抗的多种乙酰基转移酶和去乙酰化酶,二者相互竞争,共同调节组蛋白的乙酰化状态,通过影响核小体结构的致密性,并在多种效应分子的参与下,实现对基因的表达调控.以真核模式生物酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为对象,综述乙酰基转移酶和去乙酰化酶的种类、作用特点以及其基因调控的分子机制等方面的最新研究进展.     

综述: 组蛋白去乙酰化酶的结构及应用

组蛋白赖氨酸乙酰化是目前研究最为广泛和深入的组蛋白翻译后修饰之一,在染色质重塑和基因表达调控等方面发挥重要作用,这种修饰在体内受到组蛋白乙酰化酶和去乙酰化酶的高度动态调控．除了以组蛋白为底物外,组蛋白去乙酰化酶还可以催化多种非组蛋白的去乙酰化,参与多种生命过程的调节．本文围绕四类人源组蛋白去乙酰化酶,综述了其分类依据、结构与功能特点、催化反应的分子机制,以及针对这些组蛋白去乙酰化酶的抑制剂和激动剂的开发和应用等方面的研究进展．     

蛋白质的甲基化研究进展

蛋白质翻译后修饰是调控蛋白质生物学功能的重要步骤之一。甲基化修饰作为蛋白质翻译后修饰的一种重要形式,参与了真核生物和原核生物的多种细胞进程。本文综述了目前蛋白质甲基化的研究进展,包括真核生物、原核生物,组蛋白和非组蛋白,以及多种氨基酸位点的甲基化修饰。这些发现丰富了人们对蛋白质甲基化修饰的认识,对深入了解蛋白质翻译后修饰的功能具有重要意义。     

组蛋白去乙酰化酶的结构及应用

组蛋白赖氨酸乙酰化是目前研究最为广泛和深入的组蛋白翻译后修饰之一,在染色质重塑和基因表达调控等方面发挥重要作用,这种修饰在体内受到组蛋白乙酰化酶和去乙酰化酶的高度动态调控.除了以组蛋白为底物外,组蛋白去乙酰化酶还可以催化多种非组蛋白的去乙酰化,参与多种生命过程的调节.本文围绕四类人源组蛋白去乙酰化酶,综述了其分类依据、结构与功能特点、催化反应的分子机制,以及针对这些组蛋白去乙酰化酶的抑制剂和激动剂的开发和应用等方面的研究进展.